單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用

方洋 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

引言：伴隨著當(dāng)今計算機技術(shù)的快速發(fā)展，智能儀器儀表也得到了發(fā)展的技術(shù)支持。單片機在智能儀器儀表上的應(yīng)用越來越普遍，這既有利于提升儀器儀表的性能，大大增加工作效率，同時也有利于企業(yè)經(jīng)濟效益的健康穩(wěn)定發(fā)展。因此，研究單片機在智能儀器儀表的應(yīng)用特點和其未來的發(fā)展方向有重要意義。

1.單片機應(yīng)用于智能儀器儀表的主要特點

智能儀器儀表目前往往是多重功能的集合，主要具備以下功能：能夠進行復(fù)雜信號的采集、處理、輸出等操作，從而使整體儀器的性能得到大幅提升；能夠?qū)x器儀表自身進行自檢及調(diào)試，具備適用預(yù)警功能，方便用戶進行維修；能夠?qū)崿F(xiàn)測量量程的智能切換，增加數(shù)字的準(zhǔn)確度及操作精度；能夠具備多種形式的數(shù)據(jù)輸出功能，滿足不同數(shù)據(jù)處理需要；能夠自檢數(shù)據(jù)誤差，提高工作效率；能夠?qū)μ厥獾男盘栠M行準(zhǔn)確時間、準(zhǔn)確位置的收集，能夠?qū)崿F(xiàn)多指標(biāo)同時檢測。

將單片機應(yīng)用于智能儀器儀表領(lǐng)域，能夠促進智能儀表儀器向著功能全面化、操作智能化、使用便捷化等方向發(fā)展。應(yīng)用了單片機的智能儀器儀表相比傳統(tǒng)的儀器儀表優(yōu)勢十分突出，能夠同時具備數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)整合等功能。具有以下幾個明顯特點：

首先，單片機具有較強的控制能力。單片機對于數(shù)據(jù)具有較強的掌握能力，能夠監(jiān)測各重要指標(biāo)的動態(tài)變化，是計算機系統(tǒng)中必不可少的組成部分。因此，當(dāng)應(yīng)用于智能儀器儀表時，也表現(xiàn)出了良好的數(shù)據(jù)控制能力。微機是主要進行數(shù)據(jù)測定等工作的部件，能夠節(jié)約一定量的常規(guī)儀器中設(shè)置的開關(guān)與電路。例如有一種類型的單片機，能夠進行布爾處理，同時還可以進行信號輸入及輸出的操作，憑借著這些優(yōu)勢單片機在智能儀器儀表領(lǐng)域中表現(xiàn)出較好的數(shù)據(jù)控制能力。

其次，單片機具有較為優(yōu)秀的I/O功能。由于智能儀器儀表往往其內(nèi)部設(shè)置較為繁復(fù)，一般都具有多種零部件。而單片機中的芯片可以保證智能儀器中的各部件有序進行工作，保證了智能儀器的工作效率。另外，應(yīng)用單片機也能夠簡化智能儀器內(nèi)部，大幅降低其生產(chǎn)成本及消耗。

并且單片機還能夠快速處理數(shù)據(jù)，將單片機應(yīng)用于智能儀器中，能夠幫助智能儀器迅速準(zhǔn)確得進行數(shù)據(jù)處理，提高了儀器的數(shù)據(jù)處理速度，并且能夠完成較為復(fù)雜的運算。但當(dāng)需要較高的數(shù)據(jù)運算能力時，對于單片機的配置要求也隨之升高。

2.智能儀器儀表中應(yīng)用單片機的主要領(lǐng)域及其特點

2.1 將單片機作為微型處理器應(yīng)用于智能儀器中

在智能儀器儀表中，包括了單片機、微型處理器、數(shù)據(jù)儲存器等部件。目前的智能儀器儀表已經(jīng)不能滿足于數(shù)據(jù)集取這單一功能，而是需要同時具備數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出等多種功能，這樣可以大大提高智能儀器的利用度，提升工作效率。而將部分部件的功能集合與芯片中，就可以使單片機作為智能儀器儀表中的微型處理器。這既使得智能儀器內(nèi)部系統(tǒng)得到了簡化，同時也能豐富其功能及應(yīng)用范圍。

2.2 利用單片機過濾干擾信號應(yīng)用于智能儀器中

目前由于智能儀器儀表已經(jīng)在實際生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，尤其是工業(yè)生產(chǎn)中，而其使用的環(huán)境往往較差，干擾因素較多且難以避免。數(shù)字濾波能夠通過設(shè)備來過濾掉干擾信號，使新的信號輸出，這一過程通過篩選出某一波段的數(shù)字信號并將其去除來得到需要的數(shù)字信號再進行處理。因此，將單片機的數(shù)字濾波功能安裝在智能儀器儀表上，能夠避免信號干擾，增加采集信號的準(zhǔn)確性，提高了所得信號的可使用性，使得智能儀器儀表的運行更加高效。

2.3 將單片機應(yīng)用于智能儀器儀表的自診與設(shè)計中

首先，單片機可以應(yīng)用于智能儀器儀表的初期總體設(shè)計上，如果要保證智能儀器儀表的功能性及其設(shè)計合理性，首先應(yīng)當(dāng)考慮所使用的單片機的性能及型號等。要在最初的產(chǎn)品設(shè)計時，對其使用的單片機的綜合數(shù)據(jù)進行考核，并且要對其功能有全面了解，并且掌握其出現(xiàn)故障時的處理操作等。單片機還具有一定的自診斷功能，在智能儀器儀表發(fā)生故障時，能夠通過自查提醒故障產(chǎn)生的部位等，便于用戶檢修。智能儀器儀表目前常常具有多重功能，因此在應(yīng)用單片機時，應(yīng)當(dāng)設(shè)計其應(yīng)用的主要功能，將總體任務(wù)分成子部分，分配各單片機按照指令進行不同的任務(wù)操作。

2.4 目前主要使用的應(yīng)用單片機的智能儀器儀表示例

智能毫伏表是單片機應(yīng)用的典型示例，目前能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍的正弦交流電測量，擁有自動選用適合量程、自動進行數(shù)據(jù)單位換算、超載自動報警、自動歸零等功能。對比市場上同類儀表，其性價比高、小巧便攜、操作簡易。邏輯分析器是目前對不固定、無法預(yù)測的一些數(shù)據(jù)故障進行分析的儀器。將邏輯分析器的各個端口連接在故障設(shè)備上，通過單片機進行區(qū)別分析和實時記錄，尋找故障原因及故障部位，能夠?qū)崿F(xiàn)故障電路的確定和排除。這種邏輯分析器的核心部件就是單片機。

3.結(jié)束語

綜上所述，近年來我國計算機技術(shù)發(fā)展速度較快，單片機技術(shù)將越來越成熟，其在智能儀表儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴展。單片機具有占用空間小、數(shù)據(jù)計算能力強、數(shù)據(jù)操控能力強的優(yōu)勢，能夠是儀器儀表功能更加完整。將來單片機將會向著快捷、高效、精準(zhǔn)方向發(fā)展，同時提升其工作效率及工作性能。單片機的應(yīng)用將向著功能多樣化、操作靈敏化方向不斷發(fā)展。